电工电子基础实验B 第2次课
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
■▐ 电工电子实验中心 ▌■
第二次课
任课教师：常玉梅
E-MAIL： changym@
• GPS-3303C直流稳压电源 • GDM-8342台式数字万用表 • 非线性电阻伏安特性P27 • 代维宁压电源
输出电流指示
输出电压指示
4. 测量
– 表棒接触被测电量，即可进行测量
第7页
２ND ， LOCAL键的使用
按动“２ND”键，可选择双显示方式（同时显示被测电 量的两个参数），显示的第二参数可选择。 按住“２ND”键，保持１秒以上，退出双显示方式。
支持双显示的项目
第8页
三、非线性电阻伏安特性（P27）
➢实 验 原 理
在以电压为横坐标，电流为纵坐标的平面 上，非线性器件的伏安特性曲线不是一条 通过坐标原点的直线。即其电压与电流的 比值不是常数。因此，通常情况下用它的 伏安特性曲线来表示其特性。线性和非线 性伏安特性曲线分别如图a和b所示。
电流在较大范围内变化时，其正向电压变化量很小。
接反向电压时等效电阻很大，且电压在较大范围内
变化时，反向电流变化量很小，当达到某一电压时，
电流会增加很快，此时电压在一定范围内基本不变。
若能控制电流在一定范围内，这就是所谓的稳压。
图3.5 (a) 是稳压管的正向连接，(b) 是稳压管的反
向连接。
第 16 页
第6页
基本测量方法
– 按过“SHIFT”键后，再按(DCI)直流电流，(ACI)交流 电流，(dB)电压电平，(dBm)电压电平，(TEMP)温度可选 择对应的测量类型。
3. 选择量程
– 按动“RANGE＋”键或“RANGE－”键可手 动调整量程
– 按动“Auto” 可自动调整量程 (需连接被测电 量） 。
B,dBm, TEMP
量程 调整
公共插孔
12A电流插 孔
０.５A电 流插孔
量程自动 选择 第 5 页
基本测量方法
1. 插入表棒
– 黑表棒插入COM插孔。 – 红表棒根据被测类型要求（0.5A电流，12电流，电压、电 阻、二极管、电容 ）插入对应的三个插孔之一。
2. 选择测量类型之一
– 直接按一次各键可选择对应的测量类型：（DCV）直流电 压、（ACV）交流电压、（Ω／蜂鸣器）电阻、（二极管／ 电容）二极管、（HZ/P）频率。 – 连按二次各键可选择（Ω／蜂鸣器）蜂鸣器、（二极管／ 电容）电容、（HZ/P）周期。
5. 重调“VOLTAGE”钮，使输出电压符合实验
所需电压值。
第4页
二、 GDM-8342台式数字万用表
直流电压
电源 开关
测量值 显示
测量值 量程 单位 显示
电压，欧姆， 量程 二极管，电 单位 容测量插孔
USB 接口
交流 电压
电阻／ 蜂鸣器
二极管 ／电容
频率 ／周期
上挡切换键 DCi,ACi,d
间的开路电压Voc和用电流表测量3,4间的短路电流 Isc，再由Ro=Voc/Isc求得Ro。
• 但各种方法都有一定的适用范围。要根据电路的实 际情况，分析测试方法可能造成的误差。比如，用 电压表直接测量开路电压时万用表的等效电阻应远 大于电源的等效内阻，否则就称不上测开路电压， 必须另想办法解决测试方法造成的误差。
第 20 页
三、代维宁定理与诺顿定理（P33)
（一）实验原理
• 代维宁定理指出，任何一个线性有源一端口网络
如图5.15(a)，对外部电路来说，总可以用一个理
想电压源与电阻串联组合来代替，如图5.15(b)
所示。其理想电压源的电压等于原网络端口的开路
电压Voc，电阻等于原网络中所有独立源为零值时的
入端等效电阻Ro 。
3. 测稳压管的伏安特性 – 正向
• （2）按图3.5(a) 电路接 线，根据表3.4 给定的电 流值，测量稳压管的正向 压降，并计算稳压管的直 流电阻一并记录于表3.4 中。
图3.5(a)正向测量电路
表 3.4
Id(mA) 0 1 3 5 10 15 20 正向 连接 Vd(V) 0
第 17 页
络端口的短路电流Isc，电导等于原网络中所有独 立源为零值时的入端等值电导Go(Go=1/Ro)。
线性有 源一端 口网络
+
V －
I
(a)
a任
意
b
负 载
图5.15
I
Isc Go (c)
诺顿定理等效电路
a +
任
Vb －b
意 负 载
第 22 页
（二）实验方法
求得等效电源的方法很多。 • 最简便的方法是用电压表直接测量图5.16电路3,4
4. 测稳压管的伏安特性 – 反向
• （3）按图3.5(b)电路 接线，先按表3.5给定 的电压值，测量稳压 管的反向电流，然后 按给定的电流值测量 反向电压记录于表3.5 中。
表 3.5
图3.4(b)反向测量电路
Vd(V) 0 -3
反向
连接 Id(uA) 0
-1 -3 -5 -8
-10 -15
第 18 页
稳压源 Vs=8V
-+
1
3
N0
2
4
+
万用表
电压档
-
+
万用表
电流档
-
第 27 页
4．半电压法：
接续步骤3，3、4端接上电位器，作为负载电阻，调 整阻值，使负载上的电压等于Voca/2；断开电位器 连线，测量电位器的阻值，该阻值就等于等效电源 的内阻。记录 Rod=_______Ω。
稳压源 Vs=8V
5. 绘制伏安特性曲线
根据实际测量的数据，绘制发光 二极管和稳压管的伏安特性曲线 图。
第 19 页
实验注意事项
• 稳压电源调整限流值50mA。
• 测量发光管和稳压二极管的正反向特性 时，要弄清楚它们的正极和负极。
• 需用两块万用表，一块作为电流表串联 在电路中，一块作为电压表，并联在电 路中，要注意正、反向时的表的连接。
第9页
非线性电阻伏安特性
反向击穿 电压VBR
正向导通 压降VB
图a 线性器件伏安特性曲线 图b 非线性器件二极管的伏安特性曲线
正向导通压降VB：0.3V（锗管）、0.7V（硅管）、 1.5 ~ 2.3V（发光管）
反向击穿电压VBR：几伏~几百伏
第 10 页
稳压管正、反向连接
限流电阻保证稳压管在正向状 态下，不因正向电阻小导致电
• 实验电路如教材P85图5.14，求3，4端的等效电源。
第 23 页
（三）电路连接(参考电路)
620Ω
1kΩ 620Ω 620Ω
1
3
1.2kΩ
2
4
1
3
N0
2
4
第 24 页
（四）测量
1、直接测量： 1，2端不接电源、连接短路线。用 万用表欧姆档适当量程测3，4端电阻 Roa=________Ω。
输出电压将下降。
第3页
GPS-3303C直流稳压电源
➢调节限流的方法
1. 调节“VOLTAGE”钮，使输出电压为2~3V。
2. “CURRENT”钮逆时针旋转到底（“限流状 态”灯为红色，此时输出电流=0）。
3. 短路输出端口
4. 顺时针调节“CURRENT”钮，使电流表读数 为所需限流值后取下输出端口短路线（“限流 状态”灯转为绿色）。
-+
1
3
N0
2
4
+
-
万用表
电压档
第 28 页
5．消除电表内阻影响的测量方法：
稳压电源置双路工作方式，按下图接线(3，4端接上 电流表，电压表和另一路直流电压Vs2)，调整Vs2 ， 使得电流表读数为零(最小量程档)，这时电压表的 读数即为开路电压Vocb =________V 。
1
3
N0
2
4
万用表 电流档
输出方 式控制
开关
输出开 关
限流状 态指示
灯
电源 开关
输出电 压负端
输出电 压正端
限流调 节旋钮
仪器外壳 接地端
输出电 压调节
旋钮
5V输出 端口
第2页
GPS-3303C直流稳压电源
➢ 使用注意事项：
✓ 输出端应避免短路。 ✓ 接入电路时不可接错极性，务必认清接线
柱上方的“+”、“-”号。 ✓ CC灯亮（红色）时，已进入限流状态，
表 3.3
Vd(V) 0 反向 连接 Id(uA) 0
图3.4(b)反向测量电路
-1
-3
-5 -10
第 14 页
*实验箱上的接线示意图（反向）：
万用表直 流电流档
-+
万用表直 流电压档
-+
直流稳 压电源
-+
注：稳压电源限流值调整为50mA 第 15 页
稳压管正、反向特性
稳压管的特性是接正向电压时其等效电阻很小，且
图5.10(a) 正向测量电路
5 10 15 20
第 12 页
*实验箱上的接线示意图（正向）：
万用表直 流电流档
万用表直 流电压档
-+
-+
直流稳 压电源
-+
注：稳压电源限流值调整为50mA 第 13 页
2. 测发光二极管伏安特性 -反向
• （2）按图3.4(b)电路 接线，按表3.3给定的 电压值测量发光二极 管的反向特性，电流 值记录于表3.3中。
1
3
N0
2
4
万用表 欧姆档
第 25 页
2．加压定流：
3，4端接上电流表、电压表和电源，调整电源电压， 使电流表读数为10mA。记录电压表读数V， V=_______V。计算Rob=V/10mA=_____Ω。
1
3
N0
2
4
- 万用表 电流档
+
万用表
电压档
-
+
+
稳压源
-
第 26 页
3．开、短路法：
1，2端去掉短路线后加Vs=8V，测3、4端开路电压 (用直流电压10V档) Voca=______V，测3、4端短 路电流(用直流电流25mA档) Isca=______mA ；计 算 等效电阻Roc=Voca Isca=_______Ω。
线性有 源一端 口网络
+
V －
I
(a)
a任
意
b
负 载
I + Voc
Ro
a + Vb
任意 负载
－
－
(b) b
图5.15 代维宁定理等效电路
第 21 页
• 诺顿定理是代维宁定理的对偶形式，它指出任何 一个线性有源一端口网络，对外部电路来说，总 可以用一个理想电流源与电导并联组合来代替， 如图5.15(c)所示。其理想电流源的电流等于原网
+
万用表 电压档
-
+
稳压源Vs2
-
稳压源 Vs=8V
-+
第 29 页
下一次实验
下一次课内容
• 常用仪器的使用 • P41 – 1,2,3,4必做，6选做
31
谢谢
流过大烧毁管子
限流电阻，保证稳压管在反 向状态下，控制反向电流不 至于过大击穿管子，导致管 子损坏
稳压管正、反向连接
第 11 页
实验步骤
1、测发光二极管伏安特性正向
• （1）按图3.4(a)电路接 线，按表3.2给定的电流 值测量发光二极管的正向 特性，电压值记录于表 3.2中。 表 3.2
Id(mA) 0 1 3 正向 连接 Vd(V) 0
第二次课
任课教师：常玉梅
E-MAIL： changym@
• GPS-3303C直流稳压电源 • GDM-8342台式数字万用表 • 非线性电阻伏安特性P27 • 代维宁压电源
输出电流指示
输出电压指示
4. 测量
– 表棒接触被测电量，即可进行测量
第7页
２ND ， LOCAL键的使用
按动“２ND”键，可选择双显示方式（同时显示被测电 量的两个参数），显示的第二参数可选择。 按住“２ND”键，保持１秒以上，退出双显示方式。
支持双显示的项目
第8页
三、非线性电阻伏安特性（P27）
➢实 验 原 理
在以电压为横坐标，电流为纵坐标的平面 上，非线性器件的伏安特性曲线不是一条 通过坐标原点的直线。即其电压与电流的 比值不是常数。因此，通常情况下用它的 伏安特性曲线来表示其特性。线性和非线 性伏安特性曲线分别如图a和b所示。
电流在较大范围内变化时，其正向电压变化量很小。
接反向电压时等效电阻很大，且电压在较大范围内
变化时，反向电流变化量很小，当达到某一电压时，
电流会增加很快，此时电压在一定范围内基本不变。
若能控制电流在一定范围内，这就是所谓的稳压。
图3.5 (a) 是稳压管的正向连接，(b) 是稳压管的反
向连接。
第 16 页
第6页
基本测量方法
– 按过“SHIFT”键后，再按(DCI)直流电流，(ACI)交流 电流，(dB)电压电平，(dBm)电压电平，(TEMP)温度可选 择对应的测量类型。
3. 选择量程
– 按动“RANGE＋”键或“RANGE－”键可手 动调整量程
– 按动“Auto” 可自动调整量程 (需连接被测电 量） 。
B,dBm, TEMP
量程 调整
公共插孔
12A电流插 孔
０.５A电 流插孔
量程自动 选择 第 5 页
基本测量方法
1. 插入表棒
– 黑表棒插入COM插孔。 – 红表棒根据被测类型要求（0.5A电流，12电流，电压、电 阻、二极管、电容 ）插入对应的三个插孔之一。
2. 选择测量类型之一
– 直接按一次各键可选择对应的测量类型：（DCV）直流电 压、（ACV）交流电压、（Ω／蜂鸣器）电阻、（二极管／ 电容）二极管、（HZ/P）频率。 – 连按二次各键可选择（Ω／蜂鸣器）蜂鸣器、（二极管／ 电容）电容、（HZ/P）周期。
5. 重调“VOLTAGE”钮，使输出电压符合实验
所需电压值。
第4页
二、 GDM-8342台式数字万用表
直流电压
电源 开关
测量值 显示
测量值 量程 单位 显示
电压，欧姆， 量程 二极管，电 单位 容测量插孔
USB 接口
交流 电压
电阻／ 蜂鸣器
二极管 ／电容
频率 ／周期
上挡切换键 DCi,ACi,d
间的开路电压Voc和用电流表测量3,4间的短路电流 Isc，再由Ro=Voc/Isc求得Ro。
• 但各种方法都有一定的适用范围。要根据电路的实 际情况，分析测试方法可能造成的误差。比如，用 电压表直接测量开路电压时万用表的等效电阻应远 大于电源的等效内阻，否则就称不上测开路电压， 必须另想办法解决测试方法造成的误差。
第 20 页
三、代维宁定理与诺顿定理（P33)
（一）实验原理
• 代维宁定理指出，任何一个线性有源一端口网络
如图5.15(a)，对外部电路来说，总可以用一个理
想电压源与电阻串联组合来代替，如图5.15(b)
所示。其理想电压源的电压等于原网络端口的开路
电压Voc，电阻等于原网络中所有独立源为零值时的
入端等效电阻Ro 。
3. 测稳压管的伏安特性 – 正向
• （2）按图3.5(a) 电路接 线，根据表3.4 给定的电 流值，测量稳压管的正向 压降，并计算稳压管的直 流电阻一并记录于表3.4 中。
图3.5(a)正向测量电路
表 3.4
Id(mA) 0 1 3 5 10 15 20 正向 连接 Vd(V) 0
第 17 页
络端口的短路电流Isc，电导等于原网络中所有独 立源为零值时的入端等值电导Go(Go=1/Ro)。
线性有 源一端 口网络
+
V －
I
(a)
a任
意
b
负 载
图5.15
I
Isc Go (c)
诺顿定理等效电路
a +
任
Vb －b
意 负 载
第 22 页
（二）实验方法
求得等效电源的方法很多。 • 最简便的方法是用电压表直接测量图5.16电路3,4
4. 测稳压管的伏安特性 – 反向
• （3）按图3.5(b)电路 接线，先按表3.5给定 的电压值，测量稳压 管的反向电流，然后 按给定的电流值测量 反向电压记录于表3.5 中。
表 3.5
图3.4(b)反向测量电路
Vd(V) 0 -3
反向
连接 Id(uA) 0
-1 -3 -5 -8
-10 -15
第 18 页
稳压源 Vs=8V
-+
1
3
N0
2
4
+
万用表
电压档
-
+
万用表
电流档
-
第 27 页
4．半电压法：
接续步骤3，3、4端接上电位器，作为负载电阻，调 整阻值，使负载上的电压等于Voca/2；断开电位器 连线，测量电位器的阻值，该阻值就等于等效电源 的内阻。记录 Rod=_______Ω。
稳压源 Vs=8V
5. 绘制伏安特性曲线
根据实际测量的数据，绘制发光 二极管和稳压管的伏安特性曲线 图。
第 19 页
实验注意事项
• 稳压电源调整限流值50mA。
• 测量发光管和稳压二极管的正反向特性 时，要弄清楚它们的正极和负极。
• 需用两块万用表，一块作为电流表串联 在电路中，一块作为电压表，并联在电 路中，要注意正、反向时的表的连接。
第9页
非线性电阻伏安特性
反向击穿 电压VBR
正向导通 压降VB
图a 线性器件伏安特性曲线 图b 非线性器件二极管的伏安特性曲线
正向导通压降VB：0.3V（锗管）、0.7V（硅管）、 1.5 ~ 2.3V（发光管）
反向击穿电压VBR：几伏~几百伏
第 10 页
稳压管正、反向连接
限流电阻保证稳压管在正向状 态下，不因正向电阻小导致电
• 实验电路如教材P85图5.14，求3，4端的等效电源。
第 23 页
（三）电路连接(参考电路)
620Ω
1kΩ 620Ω 620Ω
1
3
1.2kΩ
2
4
1
3
N0
2
4
第 24 页
（四）测量
1、直接测量： 1，2端不接电源、连接短路线。用 万用表欧姆档适当量程测3，4端电阻 Roa=________Ω。
输出电压将下降。
第3页
GPS-3303C直流稳压电源
➢调节限流的方法
1. 调节“VOLTAGE”钮，使输出电压为2~3V。
2. “CURRENT”钮逆时针旋转到底（“限流状 态”灯为红色，此时输出电流=0）。
3. 短路输出端口
4. 顺时针调节“CURRENT”钮，使电流表读数 为所需限流值后取下输出端口短路线（“限流 状态”灯转为绿色）。
-+
1
3
N0
2
4
+
-
万用表
电压档
第 28 页
5．消除电表内阻影响的测量方法：
稳压电源置双路工作方式，按下图接线(3，4端接上 电流表，电压表和另一路直流电压Vs2)，调整Vs2 ， 使得电流表读数为零(最小量程档)，这时电压表的 读数即为开路电压Vocb =________V 。
1
3
N0
2
4
万用表 电流档
输出方 式控制
开关
输出开 关
限流状 态指示
灯
电源 开关
输出电 压负端
输出电 压正端
限流调 节旋钮
仪器外壳 接地端
输出电 压调节
旋钮
5V输出 端口
第2页
GPS-3303C直流稳压电源
➢ 使用注意事项：
✓ 输出端应避免短路。 ✓ 接入电路时不可接错极性，务必认清接线
柱上方的“+”、“-”号。 ✓ CC灯亮（红色）时，已进入限流状态，
表 3.3
Vd(V) 0 反向 连接 Id(uA) 0
图3.4(b)反向测量电路
-1
-3
-5 -10
第 14 页
*实验箱上的接线示意图（反向）：
万用表直 流电流档
-+
万用表直 流电压档
-+
直流稳 压电源
-+
注：稳压电源限流值调整为50mA 第 15 页
稳压管正、反向特性
稳压管的特性是接正向电压时其等效电阻很小，且
图5.10(a) 正向测量电路
5 10 15 20
第 12 页
*实验箱上的接线示意图（正向）：
万用表直 流电流档
万用表直 流电压档
-+
-+
直流稳 压电源
-+
注：稳压电源限流值调整为50mA 第 13 页
2. 测发光二极管伏安特性 -反向
• （2）按图3.4(b)电路 接线，按表3.3给定的 电压值测量发光二极 管的反向特性，电流 值记录于表3.3中。
1
3
N0
2
4
万用表 欧姆档
第 25 页
2．加压定流：
3，4端接上电流表、电压表和电源，调整电源电压， 使电流表读数为10mA。记录电压表读数V， V=_______V。计算Rob=V/10mA=_____Ω。
1
3
N0
2
4
- 万用表 电流档
+
万用表
电压档
-
+
+
稳压源
-
第 26 页
3．开、短路法：
1，2端去掉短路线后加Vs=8V，测3、4端开路电压 (用直流电压10V档) Voca=______V，测3、4端短 路电流(用直流电流25mA档) Isca=______mA ；计 算 等效电阻Roc=Voca Isca=_______Ω。
线性有 源一端 口网络
+
V －
I
(a)
a任
意
b
负 载
I + Voc
Ro
a + Vb
任意 负载
－
－
(b) b
图5.15 代维宁定理等效电路
第 21 页
• 诺顿定理是代维宁定理的对偶形式，它指出任何 一个线性有源一端口网络，对外部电路来说，总 可以用一个理想电流源与电导并联组合来代替， 如图5.15(c)所示。其理想电流源的电流等于原网
+
万用表 电压档
-
+
稳压源Vs2
-
稳压源 Vs=8V
-+
第 29 页
下一次实验
下一次课内容
• 常用仪器的使用 • P41 – 1,2,3,4必做，6选做
31
谢谢
流过大烧毁管子
限流电阻，保证稳压管在反 向状态下，控制反向电流不 至于过大击穿管子，导致管 子损坏
稳压管正、反向连接
第 11 页
实验步骤
1、测发光二极管伏安特性正向
• （1）按图3.4(a)电路接 线，按表3.2给定的电流 值测量发光二极管的正向 特性，电压值记录于表 3.2中。 表 3.2
Id(mA) 0 1 3 正向 连接 Vd(V) 0